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Video, Animation Adsorptions-Trockner














Luftbefeuchtung einfach erklärt:

Wie funktioniert ein Adsorptions-Trockner?



Definition

Ein Adsorptionstrockner ist ein Luftentfeuchter, welcher der Luft unter der Nutzung der Eigenschaften eines hygroskopischen Materials, dem sogenannten Sorptionsmittel, Wasserdampf entzieht.

Funktionsweise eines Adsorptions-Trockners

Das hygroskopische Material nimmt Feuchtigkeit auf und führt so zu einer Trocknung des Luftstroms. Dieser Teil des Vorgangs wird Adsorptionsprozess genannt. Um die darin angelagerte Feuchtigkeit aus dem Sorptionsmittel wieder auszutreiben, wird der Adsorptionskörper anschließend mit heißer Luft in Gegenrichtung durchströmt, wodurch der heiße Luftstrom den im Adsorptionskörper gebundenen Wasserdampf aufnimmt. Es findet also eine Desorption statt, der entsprechende Prozess wird als Regeneration bezeichnet.

Bei einem Adsorptionstrockner besteht das Sorptionsmaterial meist aus einem hoch hygroskopischen Silikagel, welches fest in einem, sich langsam drehenden Rotor eingebettet ist, der kontinuierlich zwischen zwei getrennten, gegenläufigen Luftströmen rotiert. Im Adsorptionsbereich des Rotors wird der feuchte Luftstrom getrocknet. Im Regenerationsbereich wird die im Sorptionsmaterial gespeicherte Feuchtigkeit durch den heißen Luftstrom ausgetrieben und von diesem wieder aufgenommen. Da das Funktionsprinzip auf Sorption, also einem weitgehend temperaturunabhängigen Prozess und nicht etwa auf Kondensation beruht, sind Adsorptionstrockner besonders bei tiefen Temperaturen zu empfehlen. Zudem lassen sich durch Adsorptionstrockner auch besonders niedrige Feuchtewerte erreichen, wie sie zum Beispiel in der Pharmaindustrie benötigt werden.

Einsatzgebiete

Anders als Kondensations-Luftentfeuchter, deren Einsatzbereich durch die Systemgrenzen des jeweils eingesetzten Kältekreises limitiert sind, unterliegen Adsorptionstrockner keinen Beschränkungen hinsichtlich Temperatur und Feuchte. Allerdings ist deren spezifische Leistungsaufnahme systembedingt stets höher als jene von Kondensations-Luftentfeuchtern. Sie sollten daher dort eingesetzt werden wo besonders niedrige Zuluftfeuchten (< 6g/kg) oder niedrige Umgebungstemperaturen einen erhöhten Energieaufwand rechtfertigen oder Kondensations-Luftentfeuchter die geforderte Entfeuchtungsaufgabe nicht mehr lösen können. Im nachfolgenden Diagramm von Thiekötter ist ein grober Vergleich hinsichtlich der spezifischen Leistungsaufnahme von kältemittelbetriebenen Kondensationsentfeuchtern gegenüber Adsorptionstrocknern mit rein elektrisch betriebener Regeneration dargestellt.

Anschluss

Die verschiedenen Luftströme der Adsorptionstrockner müssen über Lüftungskanäle geführt werden. Dies geschieht in der Regel über Wickelfalzrohre. Der nach außen führende Feuchtluftkanal sollte isoliert werden. Falls Außenluft als Prozessluft genutzt wird, ist darauf zu achten, dass der Feuchtluftausgang weit genug von der Außenluftansaugung entfernt ist. Die Feuchtluft muss stets nach außen geführt werden.

Regeneration und Temperaturkontrolle

Um den adsorptiv im Rotor gebundenen Wasserdampf auszutreiben und abzufüh-ren, müssen die auf der Oberfläche des Sorptionsmittels wirkenden Adhäsionskräfte aufgehoben werden. Hierzu muss der Regenerationsluftstrom entsprechend erwärmt werden. Dies geschieht über einen vorgeschalteten Regenerationserhitzer. Bei kleinen Adsorptionstrocknern erfolgt die Regenerationserhitzung stets elektrisch. Bei größeren Aggregaten kann der Regenerationserhitzer wie folgt ausgeführt werden:

  • Elektrisch (Standard)
  • Mit Dampf
  • Mit Heißwasser
  • Kombination aus Elektro- und PWW-Heizregister
  • Kombination aus Elektro- mit Dampf- oder Heißwasser-Heizregister

  • Größere Adsorptionstrockner verfügen über die Möglichkeit zur Nutzung verschiedener Medien zur Regeneration des Rotors. Falls möglich sollten im Sinne einer maximalen Energieeffizienz bauseitig vorhandene Medien wie Dampf, Heißwasser oder PWW-Warmwasser zur Regeneration oder zu deren Unterstützung genutzt werden.

    Durch die Beaufschlagung des Rotors mit hohen Temperaturen um 120 °C zur Austreibung des adsorptiv gebundenen Was-serdampfes wird das Speichermaterial des Rotors aufgeheizt. Die Zustandsänderung im Trocknungssektor erfolgt daher nicht ideal adiabat bei konstanter Enthalpie. Die im Rotor verbleibende Wärme wird als Schleppwärme bezeichnet und führt zu einer Überhitzung des Trockenluftstroms um etwa 1,5 K je g/kg Trocknungsleistung. Bei einer angegebenen Schleppwärme von 1,3 K/g/kg beträgt diese Überhitzung z.B. bei einem Trocknungsprozess von 12 auf 4,5 g/kg tr. Luft: 1,3 /K/g/kg x (12 – 4,5)g/kg = 9,75 K.

    Die Kenntnis dieser Tatsache ist wichtig für die Beurteilung der Einbindung eines Adsorptionstrockners in das Gesamt-Klimatisierungskonzept des zu trocknenden Raumes. In den technischen Berechnungen der Hersteller ist die Schleppwärme bereits mit berücksichtigt, und es wird die tatsächliche Temperatur des Trockenluft-stroms angegeben.

    Zum Erreichen besonders niedriger Zuluftfeuchten müssen ggf. Oberflächenkühler vorgeschaltet werden. In temperatursensiblen Bereichen sollte die Temperatur der Zuluft über einen Nachkühler, ggf. in Kombination mit einem Nachheizregister, direkt über den Trockner reguliert werden. Idealerweise liefert der Hersteller des Adsorptionstrockners die benötigten Module anschlussfertig eingebaut ins Trocknergehäuse. Bei der Trocknung unbehandelter Außenluft sollte ein Vorerhitzer zum Frostschutz vorgesehen werden.

    Wärmerückgewinnung

    Beim Einsatz größerer Adsorptionstrockner wird, im Hinblick auf die systembedingt hohe Energieaufnahme der Regenerationserhitzer, der werkseitge Einbau einer Wärmerückgewinnungseinheit empfohlen. Hierbei wird die erwärmte Feuchtluft vor der Abführung nach außen über einen Kreuzstrom-Wärmetauscher geführt, wo sie einen Großteil der in ihr enthaltenen Wärmeenergie an den, zur Regeneration benötigten, Luftstrom abgibt. Dadurch kann die Energieaufnahme des Regenerationserhitzers erheblich reduziert werden.